高鉻鑄鐵中碳化物的變質處理.pdf

1、高鉻鑄鐵因其具有高硬度、高耐磨性以及好的抗酸堿腐蝕性能等，在礦山、冶金、水泥、煤炭等行業(yè)得到了廣泛的應用。高鉻鑄鐵的這些優(yōu)良性能是由于鑄鐵中含有較多的鉻元素(質量分數一般為12％-30％)，因此在鑄鐵的凝固過程中形成了大量M7C3型碳化物。這類碳化物硬度較高，可達HV1200-1800，并且在基體中獨立分布，因此對基體的割裂作用較小，相比于其他鑄鐵材料中連接為網狀的碳化物而言，這類碳化物在提高鑄鐵硬度的同時對基體韌性的削弱作用要小得多，

2、從而保證了高鉻鑄鐵優(yōu)良的綜合機械性能。雖然M7C3碳化物在鑄鐵凝固過程中長成為獨立的板條狀，但是在普通的砂型鑄造條件下，最終得到的鑄鐵中的碳化物尺寸較為粗大，對基體的割裂作用也較明顯。在較大的沖擊條件下，這種粗大的板條狀碳化物容易發(fā)生破碎、斷裂等失效，從而減短鑄件的使用壽命。所以，實際生產過程中一般要對高鉻鑄鐵進行變質處理，改善高鉻鑄鐵中碳化物的尺寸、形貌及分布等。通過對碳化物進行變質處理從而提高高鉻鑄鐵的韌性、耐磨性是目前高鉻鑄鐵的一

3、個研究熱點。
　　 本課題在實驗室條件下，利用K/Na變質劑，Sr，B等對高鉻鑄鐵中的碳化物進行了變質處理，研究了不同變質工藝對高鉻鑄鐵中碳化物的影響。利用光學顯微鏡、場發(fā)射顯微鏡等觀察高鉻鑄鐵的顯微組織。另外，對高鉻鑄鐵進行深腐蝕處理，將其中的碳化物萃取出來后利用場發(fā)射顯微鏡對其進行三維形貌觀察，分析變質處理對高鉻鑄鐵中碳化物形貌等的影響。利用X射線衍射儀對高鉻鑄鐵中的相組成進行分析測定。試驗結果表明，K/Na和Sr可以顯著改

4、善高鉻鑄鐵中初生碳化物和共晶碳化物的形貌，使初生碳化物由粗大的板條狀轉變?yōu)榧毿〉臈U狀或塊狀，并且在基體中的分布更加均勻；而共晶碳化物大多由空心的碳化物管變?yōu)閷嵭牡奶蓟飾U。而B不僅可以細化高鉻鑄鐵中的碳化物，并且隨著B加入量的增加，共晶高鉻鑄鐵中開始出現細小彌散的初生M7C3型碳化物，而且共晶組織同時得到細化。利用B和Zr對高鉻鑄鐵進行復合變質后，高鉻鑄鐵中碳化物的形貌進一步得到改善。
　　 對于K/Na變質劑和Sr對于高鉻鑄鐵

5、中的碳化物的變質機理進行了分析討論，認為，是由于K/Na和Sr作為活性元素在碳化物表面的吸附作用阻礙了碳化物快速生長面的生長，從而改善了碳化物的形貌。而B4C和Zr的復合變質對高鉻鑄鐵中碳化物的變質機理，既有Zr在碳化物表面的吸附，也有B和Zr在鑄鐵中形成的化合物的異質形核作用。
　　 對高鉻鑄鐵進行硬度、沖擊韌性等力學性能進行測試，結果表明，對高鉻鑄鐵進行變質處理后，隨著高鉻鑄鐵中碳化物形貌的改善及尺寸的減小，其硬度、沖擊韌性